Οι δυνάμεις Van der Waals σχηματίζουν ηλεκτροστατικούς δεσμούς μεταξύ των μορίων. Οι διαμοριακοί δεσμοί συμπεριλαμβανομένων των δεσμών Van der Waals συγκρατούν τα μόρια μαζί σε υγρά και στερεά και είναι υπεύθυνοι για φαινόμενα όπως η επιφανειακή τάση στα υγρά και οι κρύσταλλοι στα στερεά. Οι διαμοριακές δυνάμεις είναι πολύ πιο αδύναμες από τις εσωτερικές δυνάμεις που συγκρατούν τα άτομα μαζί σε μόρια, αλλά εξακολουθούν να είναι αρκετά ισχυρές για να επηρεάσουν τη συμπεριφορά και τις ιδιότητες πολλών υλικών.
TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)
Οι ηλεκτροστατικές δυνάμεις Van de Waals δρουν μεταξύ των μορίων για να σχηματίσουν αδύναμους δεσμούς. Οι τύποι δυνάμεων Van der Waals, ισχυρότεροι έως πιο αδύναμοι, είναι δυνάμεις διπόλου-διπόλου, διπολικές δυνάμεις που προκαλούνται από δίπολα και δυνάμεις διασποράς του Λονδίνου. Ο δεσμός υδρογόνου βασίζεται σε έναν τύπο διπολικής διπολικής δύναμης που είναι ιδιαίτερα ισχυρή. Αυτές οι δυνάμεις βοηθούν στον προσδιορισμό των φυσικών χαρακτηριστικών των υλικών.
Τύποι δυνάμεων Van der Waals
Τρεις τύποι δυνάμεων Van der Waals, ισχυρότεροι έως πιο αδύναμοι, είναι οι δυνάμεις διπόλου-διπόλου, οι δυνάμεις διπόλου που προκαλούνται από δίπολα και οι δυνάμεις διασποράς του Λονδίνου. Τα δίπολα είναι πολικά μόρια με αρνητικούς και θετικά φορτισμένους πόλους στα αντίθετα άκρα του μορίου. Ο αρνητικός πόλος ενός μορίου προσελκύει τον θετικό πόλο ενός άλλου μορίου, σχηματίζοντας έναν ηλεκτροστατικό διπολικό-διπολικό δεσμό.
Όταν ένα φορτισμένο δίπολο μόριο πλησιάζει ένα ουδέτερο μόριο, προκαλεί ένα αντίθετο φορτίο στο ουδέτερο μόριο και τα αντίθετα φορτία προσελκύουν το σχηματισμό ενός διπολικού επαγόμενου από δίπολο δεσμού. Όταν δύο ουδέτερα μόρια γίνονται προσωρινά δίπολα επειδή τα ηλεκτρόνια τους τυχαίνει να συλλέγονται στη μία πλευρά του μορίου, το Ουδέτερα μόρια προσελκύονται με ηλεκτροστατικές δυνάμεις που ονομάζονται δυνάμεις διασποράς του Λονδίνου και μπορούν να σχηματίσουν αντίστοιχο δεσμός.
Οι δυνάμεις διασποράς του Λονδίνου είναι αδύναμες σε μικρά μόρια, αλλά αυξάνουν την ισχύ σε μεγαλύτερα μόρια όπου πολλά από τα ηλεκτρόνια είναι σχετικά μακριά από τον θετικά φορτισμένο πυρήνα και είναι ελεύθερα να κινούνται περίπου. Ως αποτέλεσμα, μπορεί να συλλέγονται με ασύμμετρο τρόπο γύρω από το μόριο, δημιουργώντας το προσωρινό δίπολο φαινόμενο. Για μεγάλα μόρια, οι δυνάμεις διασποράς του Λονδίνου γίνονται σημαντικοί παράγοντες στη συμπεριφορά τους.
Όταν ένα μόριο διπόλου περιέχει άτομο υδρογόνου, μπορεί να σχηματίσει έναν ιδιαίτερα ισχυρό δεσμό διπόλου-διπόλου, επειδή το άτομο υδρογόνου είναι μικρό και το θετικό φορτίο συμπυκνώνεται. Η αυξημένη αντοχή του δεσμού το καθιστά μια ειδική θήκη που ονομάζεται δεσμός υδρογόνου.
Πώς οι δυνάμεις Van der Waals επηρεάζουν τα υλικά
Σε αέρια σε θερμοκρασία δωματίου, τα μόρια είναι πολύ μακριά και έχουν πολύ ενέργεια για να επηρεαστούν από τις διαμοριακές δυνάμεις Van der Waals. Αυτές οι δυνάμεις καθίστανται σημαντικές για υγρά και στερεά επειδή τα μόρια έχουν λιγότερη ενέργεια και είναι πιο κοντά μεταξύ τους. Οι δυνάμεις Van der Waals συγκαταλέγονται μεταξύ των διαμοριακών δυνάμεων που συγκρατούν υγρά και στερεά μαζί και τους δίνουν τις χαρακτηριστικές τους ιδιότητες.
Στα υγρά, οι διαμοριακές δυνάμεις είναι ακόμη πολύ αδύναμες για να συγκρατήσουν τα μόρια στη θέση τους. Τα μόρια έχουν αρκετή ενέργεια για να κάνουν επανειλημμένα να σπάσουν και να σπάσουν τους διαμοριακούς δεσμούς, ολισθαίνοντας το ένα στο άλλο και παίρνοντας τη μορφή του δοχείου τους. Για παράδειγμα, στο νερό, τα διπολικά μόρια αποτελούνται από ένα αρνητικά φορτισμένο άτομο οξυγόνου και δύο θετικά φορτισμένα άτομα υδρογόνου. Τα διπόλια νερού σχηματίζουν ισχυρούς δεσμούς υδρογόνου που συγκρατούν τα μόρια νερού. Ως αποτέλεσμα, το νερό έχει υψηλή επιφανειακή τάση, υψηλή θερμότητα εξάτμισης και συγκριτικά υψηλό σημείο βρασμού για το βάρος του μορίου.
Στα στερεά, τα άτομα έχουν πολύ λίγη ενέργεια για να σπάσουν τους δεσμούς των διαμοριακών δυνάμεων και συγκρατούνται μαζί με λίγη κίνηση. Εκτός από τις δυνάμεις Van der Waals, η συμπεριφορά των μορίων στερεών μπορεί να επηρεάζεται από άλλες διαμοριακές δυνάμεις, όπως αυτές που σχηματίζουν ιοντικούς ή μεταλλικούς δεσμούς. Οι δυνάμεις συγκρατούν τα μόρια στερεών σε κρυσταλλικά πλέγματα όπως διαμάντια, σε μέταλλα όπως ο χαλκός, σε ομοιογενή στερεά όπως γυαλί ή σε εύκαμπτα στερεά όπως πλαστικά. Ενώ οι ισχυροί χημικοί δεσμοί που συγκρατούν τα άτομα σε μόρια καθορίζουν τα χημικά χαρακτηριστικά υλικών, οι διαμοριακές δυνάμεις συμπεριλαμβανομένων των δυνάμεων Van der Waals επηρεάζουν τη φυσική Χαρακτηριστικά.